KR20080078558A - 노광장치, 제조 시스템 및 디바이스의 제조방법 - Google Patents

노광장치, 제조 시스템 및 디바이스의 제조방법 Download PDF

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KR20080078558A
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요스케 오리시모
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 노광장치는, 샷 영역마다, 기판에 도포된 포토레지스트를 노광해서 상기 포토레지스트에 마스크의 패턴을 전사하는 노광부와, 상기 샷 영역마다의 리소그래피 스케줄에 의거하여 상기 샷 영역마다의 노광량을 취득하고, 상기 취득한 노광량에 따라 상기 노광부에게 상기 샷 영역마다의 노광을 행하게 하는 제어부를 구비한다.
노광장치, 샷 영역, 포토레지스트, 리소그래피

Description

노광장치, 제조 시스템 및 디바이스의 제조방법{EXPOSURE APPARATUS, MANUFACTURING SYSTEM, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 노광장치, 제조 시스템 및 디바이스의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 디바이스를 제조하기 위한 리소그래피 공정에서는, 예를 들면 기판의 표면에 포토레지스트를 도포하고, 빛이나 전자선 등을 사용해서 마스크로부터의 패턴을 포토레지스트에 전사하기 위해 포토레지스트를 노광한다. 패턴이 전사된 포토레지스트를 현상함으로써, 산화막, 질화막 또는 금속막 등의 패턴을 기판 위에 형성한다. 이 공정에서, 포토레지스트의 도포에는 코터(coater)가 사용되고, 포토레지스트의 노광에는 노광장치가 사용되며, 포토레지스트의 현상에는 디벨로퍼(developer)가 사용된다. 노광장치는, 특정한 사이즈의 영역으로 분할된 기판에 대해서, 예를 들면 스텝 앤드 리피트 방식 또는 스텝 앤드 스캔 방식으로 노광 처리를 행한다. 이 분할된 개개의 영역은, 1회의 노광 스텝 또는 1회의 노광 주사의 대상이 되는 영역이며, 샷 영역이라고 불린다.
최종적으로 기판 위에 형성된 회로 패턴의 선폭을 설계값에 대하여 소정의 허용범위 내로 하기 위해서, 리소그래피 공정에서 얻은 레지스트 패턴의 선폭은, 소정의 허용범위 내로 할 필요가 있다. 레지스트 패턴의 선폭에 영향을 주는 요소의 하나로서, 포토레지스트를 조사하는 노광량이 있다.
원하는 선폭의 레지스트 패턴을 얻기 위해서는, 적절한 노광량으로 레지스트 패턴을 노광할 필요가 있다. 그 적절한 노광량은, 포토레지스트의 감도에 의존하고 있다. 포토레지스트의 감도는, 기판에 포토레지스트가 도포되고 나서 포토레지스트가 노광될 때까지의 방치시간(노광전 방치시간)에 따라 변동한다. 덧붙여, 포토레지스트의 감도는, 기판에 포토레지스트가 노광되고 나서 포토레지스트가 현상될 때까지의 방치시간(노광후 방치시간)에 따라서도 변동한다.
종래의 리소그래피 공정에서는, 노광전 방치시간과 노광후 방치시간의 변동이 해상 선폭의 변동의 원인이 되고 있다.
일본국 공개특허공보 특개평10-261572호에 개시된 기술에서는, 기판에 포토레지스트가 도포되고 나서 기판이 노광되기 시작할 때까지의 시간을 고려해서 노광량을 산출하고, 산출된 노광량을 이용해서 노광을 행하고 있다. 또한, 일본국 공개특허공보 특개평10-261572호에 개시된 기술에서는, 기판이 노광되기 시작하고 나서부터 기판이 현상될 때까지의 시간을 고려해서 노광량을 산출하고, 이 산출한 노광량을 이용해서 노광을 행하고 있다.
일본국 공개특허공보 특개평10-261572호에 개시된 기술에서는, 기판에 포토레지스트가 도포되고 나서 기판이 노광되기 시작할 때까지의 시간을, 그 기판의 노광전 방치시간으로서, 노광량을 산출하는 데에 이용하고 있다. 또한, 일본국 공개 특허공보 특개평10-261572호에 개시된 기술에서는, 기판이 노광되기 시작하고 나서부터 기판이 현상될 때까지의 시간을, 그 기판의 노광후 방치시간으로서, 노광량을 산출하는 데에 이용하고 있다. 즉, 한 장의 기판 상의 복수의 샷 영역에 대하여 동일한 노광량을 사용하고 있다.
그러나, 노광전 방치시간 및 노광후 방치시간은, 한 장의 기판 상의 복수의 샷 영역마다 다르다. 이에 따라, 복수의 샷 영역의 노광량을 이용하면, 노광 및 현상에 의해 기판에 형성된 레지스트 패턴의 선폭이 샷 영역 사이에서 변동할 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 샷 영역 사이에서의 레지스트 패턴의 선폭의 변동을 줄이는 것에 있다.
본 발명의 제 1 측면에 따른 노광장치는, 샷 영역마다, 기판에 도포된 포토레지스트를 노광해서 상기 포토레지스트에 마스크의 패턴을 전사하는 노광부와, 상기 샷 영역마다의 리소그래피 스케줄에 의거하여 상기 샷 영역마다의 노광량을 취득하고, 상기 취득한 노광량에 따라 상기 노광부에게 상기 샷 영역마다의 노광을 행하게 하는 제어부를 구비한다.
본 발명의 제 2 측면에 따른 제조 시스템은, 기판 상에 도포된 포토레지스트를 노광하는 청구항 1에 기재된 노광장치와, 상기 기판에 포토레지스트를 도포하는 도포장치와 상기 노광장치에 의해 노광된 포토레지스트가 도포된 기판을 현상하는 현상장치의 적어도 하나를 구비한다.
본 발명의 제 3 측면에 따른 디바이스의 제조방법은, 기판에 포토레지스트를 도포하는 공정과, 상기 기판 상에 도포된 포토레지스트를, 청구항 1에 기재된 노광장치를 사용해서 노광하는 공정과, 상기 기판 상의 노광된 포토레지스트를 현상하여 디바이스를 제조하는 공정을 포함한다.
본 발명에 의하면, 샷 영역 사이에서의 레지스트 패턴의 선폭의 변동을 줄일 수 있다
본 발명의 또 다른 특징들은, 첨부된 도면을 참조하여 이하의 예시적인 실시 예의 설명으로부터 밝혀질 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 시스템(1)의 개략적인 구성 및 동작을, 도 1을 사용하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 시스템(1)의 구성도다.
반도체 제조 시스템(1)은, 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 코터(도포장치;101), 노광장치(102), 디벨로퍼(현상장치;103), 기판반송라인 104, 105, 네트워크(106) 및 컴퓨터(107)를 구비한다.
코터(101), 노광장치(102), 디벨로퍼(103) 및 컴퓨터(107)는, 네트워크(106)를 통해서 접속되어 있다. 이에 따라, 코터(101), 노광장치(102), 디벨로퍼(103) 및 컴퓨터(107)는, 서로 정보를 주고 받을 수 있게 되어 있다.
예를 들면, 코터(101), 노광장치(102) 및 디벨로퍼(103)는, 처리 시각 등의 정보를 네트워크(106)를 경유해서 컴퓨터(107)에 송신한다. 이에 따라, 컴퓨터(107)는, 코터(101), 노광장치(102) 및 디벨로퍼(103)가 처리를 행하는 시각 등을 감시(관리)할 수 있다.
또한, 코터(101), 노광장치(102) 및 디벨로퍼(103)는, 처리 지령 등의 정보를 네트워크(106)를 경유해서 컴퓨터(107)로부터 수신한다. 이에 따라, 컴퓨터(107)는, 코터(101), 노광장치(102) 및 디벨로퍼(103)를 네트워크(106)를 경유해서 제어(관리)할 수 있다.
코터(101)에는, 기판이 탑재된다. 기판은, 예를 들면 웨이퍼여도 된다. 코터(101)는, 기판에 포토레지스트(감광재료)를 도포한다. 여기에서, 코터(101)는, 복수의 샷 영역에 대하여 포토레지스트를 거의 동시에 도포한다.
기판반송라인(104)은, 코터(101)와 노광장치(102)를, 기판을 반송 가능하게 접속하고 있다. 기판반송라인(104)은, 코터(101)에 의해 포토레지스트가 도포된 기판을, 코터(101)로부터 노광장치(102)로 반입한다.
노광장치(102)는, 기판 위에 도포된 포토레지스트를 노광하여, 그 포토레지스트에 마스크로부터의 패턴을 찍는다(전사한다). 마스크는, 레티클이어도 된다. 여기에서, 노광장치(102)는, 복수의 샷 영역에, 마스크로부터의 패턴을 순서대로 전사한다.
기판반송라인(105)은, 노광장치(102)와 디벨로퍼(103)와의 사이를, 기판을 반송 가능하게 접속하고 있다. 이에 따라, 기판반송라인(105)은, 노광장치(102)에 의해 노광된 포토레지스트 및 기판을, 노광장치(102)로부터 디벨로퍼(103)로 반입한다.
디벨로퍼(103)는, 노광된 포토레지스트를 현상한다. 여기에서, 디벨로퍼(103)는, 복수의 샷 영역에서 포토레지스트를 거의 동시에 현상한다.
다음에 노광장치(102)의 구성 및 동작을, 도 2 및 도 3을 사용하여 설명한다. 도 2는, 노광장치(102)의 구성을 나타내는 블럭도다. 도 3은, 노광장치(102)의 동작을 나타내는 데이터플로우도다.
노광장치(102)는, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, 송수신부(102a), 제어부(102b), 노광부(102c), 기억부(102d), 노광전 계산부(102e), 노광후 계산부(102f) 및 노광량 계산부(102j)를 구비한다.
송수신부(102a)는, 네트워크(106)(도 1 참조) 및 제어부(102b)에 접속되어 있다. 제어부(102b)는, 송수신부(102a), 노광부(102c), 기억부(102d), 노광전 계산부(102e), 노광후 계산부(102f) 및 노광량 계산부(102j)에 접속되어 있다.
송수신부(102a)는, 노광지시정보를, 네트워크(106)를 경유해서 컴퓨터(107)로부터 수신하고, 이 정보를 제어부(102b)에 제공한다. 제어부(102b)는, 노광지시정보에 의거하여 노광시각정보(리소그래피 스케줄, 제 2 정보)를 생성한다. 노광시각정보는, 샷 영역마다의 노광시각에 관한 정보다. 이 노광시각은, 샷 영역마다의 포토레지스트가 노광될 예정시각이다.
예를 들면, 노광시각정보(301)는, 도 4에 나타나 있는 바와 같이, 기판식별 정보(301a), 샷 영역 식별정보(301b), 샷 영역 노광개시 추정시각정보(301c) 및 기판 노광 잔여시간정보(301d)를 구비한다.
기판식별정보(301a)는, 노광 대상의 기판을 식별하며, 웨이퍼 ID, 예를 들면 "0033"이어도 된다. 제어부(102b)는, 노광지시정보에 포함되는 기판 식별정보를, 예를 들면 기판식별정보(301a)로서 취득한다. 또는, 제어부(102b)는, 기판에 새겨져 있는 기판식별정보를 판독부(도시 생략, 예를 들면 CCD)에게 읽어내게 함으로써, 기판식별정보(301a)를 취득한다.
샷 영역 식별정보(301b)는, 노광 대상의 샷 영역을 식별하는 동시에 기판에 있어서 몇 번째에 노광되는 샷 영역인지를 나타낸다. 예를 들면, 샷 영역 식별정보(301b)는 샷 영역 ID, "SH2"이어도 된다. 제어부(102b)는, 노광을 시작하기 직전 또는 노광을 시작한 직후에, 몇 번째의 샷 영역이 노광되는 또는 노광되어 있는지를 식별하도록 샷 영역을 카운트한다. 제어부(102b)는, 카운트한 결과에 따라, 샷 영역 식별정보(301b)를 생성한다.
샷 영역 노광개시 추정시각정보(301c)는, 노광 대상의 샷 영역을 노광하기 시작하는 예정시각을 나타낸다. 예를 들면, 제어부(102b)는, 노광 대상의 현재 샷 영역 전의 샷 영역의 노광개시시각과 노광시간에 의거하여 노광 대상의 샷 영역의 샷 영역 노광개시 추정시각정보를 생성한다.
또한, 제어부(102b)는 노광 대상의 현재의 샷 영역 전의 샷 영역의 노광시간 ΔT1을, 아래의 수식 1에 의해 노광 대상의 현재의 샷 영역 전의 샷 영역의 노광량 D1에 의거하여 계산한다.
ΔT1 = K * D1 ···수식 1
여기에서, K는, 노광량을 노광시간으로 환산하기 위한 계수다.
기판 노광 잔여시간정보(301d)는, 노광 대상의 샷 영역을 노광하기 시작하고 나서부터 최종 샷 영역의 노광을 종료할 때까지의 추정 시간(도 8에 나타낸 기판 노광 잔여시간 708 참조)을 나타낸다. 예를 들면, 제어부(102b)는, 노광 대상의 기판의 모든 샷 영역의 수 n과, 노광 대상의 샷 영역이 i번째로 노광되는 샷 영역인지를 나타내는 정보와, 통계적으로 얻은 평균적인 각 샷 영역의 노광시간 ΔTav를 취득한다. 제어부(102b)는, 이들 항목의 정보로부터 기판 노광 잔여시간 RT를 아래의 수식 2에 의해 계산(추정)한다.
RT = (n - i + 1)*ΔTav ···수식 2
도 2에 나타낸 제어부(102b)는, 이렇게 해서 생성한 노광시각정보(301)를, 노광전 계산부(102e) 및 노광후 계산부(102f)에 제공한다.
제어부(102b)는, 노광지시정보에 의거하여 송수신부(102a)에게, 도포시각정보(제 1 정보;303)(도 3 참조)를 네트워크(106)를 경유해서 컴퓨터(107)로부터 수신시킨다. 도포시각정보는, 도포시각에 관한 정보이며, 미리 기억되어 있는, 기판의 노광종료시각부터 기판의 현상시각까지의 예상 시간이다. 도포시각은, 기판 위에 포토레지스트가 도포되는 시각이다. 송수신부(102a)는, 도포시각정보(303)를 제어부(102b)를 경유해서 노광전 계산부(102e)에 제공한다.
또한, 도포시각정보(303)는, 코터(101)가 기판 위에 포토레지스트를 도포했을 때에, 코터(101)로부터 네트워크(106)를 경유해서 컴퓨터(107)에 미리 송신되어 있다.
기억부(102d)에는, 노광-현상공정 시간정보(제 2 정보;302)(도 3 참조)가 기억되어 있다. 노광-현상공정 시간정보는, 과거에 처리한 기판에 있어서, 최종 샷 영역의 노광종료시각부터 현상 예정시각(현상시각)까지의 시간(도 8에 나타낸 노광-현상 공정시간 707 참조)에 관한 이력 정보다. 제어부(102b)는, 노광지시정보에 의거하여 노광-현상공정 시간정보(302)를, 기억부(102d)로부터 판독하여 노광후 계산부(102f)에 제공한다.
여기에서는, 노광-현상공정 시간정보(302)가, 디벨로퍼(103)가 포토레지스트를 과거에 현상했을 때에, 디벨로퍼(103)로부터 네트워크(106)를 경유해서 컴퓨터(107)에 송신되어 있고, 노광-현상공정 시간정보(302)가, 컴퓨터(107)로부터 네트워크(106), 송수신부(102a) 및 제어부(102b)를 경유해서 기억부(102d)에 제공되어 있다고 간주한다.
노광전 계산부(102e)는, 도포시각정보(303)와 노광시각정보(301)에 의거하여 노광전 방치시간을 샷 영역마다 계산한다. 노광전 방치시간은, 기판 위에 포토레지스트가 도포되는 도포시각부터 노광 대상의 샷 영역이 노광될 예정시각까지의 시간이다. 예를 들면, 노광전 계산부(102e)는, 도포시각(도 8에 나타낸 포토레지스트 도포시각 702 참조)과 노광 대상의 샷 영역의 노광개시 예정시각(도 8에 나타낸 샷 영역 노광개시 예정시각 711 참조)과의 차분을 계산한다. 노광전 계산부(102e)는, 그 차분을 노광 대상의 샷 영역의 노광전 방치시간으로서 설정한다. 이렇게 하여, 노광전 계산부(102e)는, 노광전 방치시간정보(307)를 생성하여, 제어부(102b)를 통 해서 노광량 계산부(102j)에 제공한다.
노광후 계산부(102f)는, 노광시각정보(301)과 노광-현상공정 시간정보(302)에 의거하여 노광후 방치시간을 샷 영역마다 계산한다. 노광후 방치시간은, 노광 대상의 샷 영역의 노광이 종료하는 예정시각부터 포토레지스트가 현상되는 예정시각까지의 시간이다. 예를 들면, 노광후 계산부(102f)는, 기판 노광 잔여시간(도 8에 나타낸 기판 노광 잔여시간 708 참조)과, 노광-현상 공정시간(도 8에 나타낸 노광-현상 공정시간 707 참조)과의 합을 계산한다. 노광후 계산부(102f)는, 그 합을 노광 대상의 샷 영역의 노광후 방치시간으로서 설정한다. 이렇게 하여, 노광후 계산부(102f)는, 노광후 방치시간정보(306)를 생성해서 제어부(102b)를 경유하여 노광량 계산부(102j)에 제공한다.
기억부(102d)에는, 상기의 노광-현상공정 시간정보(302)뿐 아니라, 노광량 오프셋 레퍼런스 정보(308)(도 5 참조)도 기억되어 있다. 노광량 계산부(102j)는, 노광전 방치시간정보(307) 또는 노광후 방치시간정보(306)를 받으면, 제어부(102b)를 경유해 기억부(102d)를 참조하여, 노광 대상의 샷 영역에 대한 노광량 오프셋을 얻는다.
예를 들면, 노광량 오프셋 레퍼런스 정보(308)는, 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 노광전 오프셋 정보(501)와 노광후 오프셋 정보(502)를 포함한다.
노광전 오프셋 정보(501)는, 노광전 방치시간란(501a) 및 노광량 오프셋란(501b)을 포함한다. 노광전 방치시간란(501a)에는, 노광전 방치시간의 양이 포함되어 있다. 노광량 오프셋란(501b)에는, 노광량의 오프셋 값(노광량 오프셋의 값) 이 포함되어 있다. 노광전 오프셋 정보(501)를 개념적으로 나타내면 도 6에 나타낸 그래프가 된다. 즉, 도 6으로부터, 노광전 방치시간이 길어진 만큼 최적의 노광량이 증가하는 경향이 있다는 것을 알 수 있다. 도 5 및 도 6에 나타나 있는 바와 같은 노광전 오프셋 정보(501)를 참조함으로써, 노광전 방치시간에 대하여 적절한 노광량 오프셋을 얻을 수 있다.
노광후 오프셋 정보(502)는, 노광후 방치시간란(502a) 및 노광량 오프셋란(502b)을 포함한다. 노광후 방치시간란(502a)에는, 노광후 방치시간의 길이가 기록되어 있다. 노광량 오프셋란(502b)에는, 노광량의 오프셋 값(노광량 오프셋의 값)이 기록되어 있다. 노광후 오프셋 정보(502)를 개념적으로 나타내면 도 7에 나타낸 그래프가 된다. 즉, 도 7로부터, 노광후 방치시간이 길어진 만큼 최적의 노광량이 증가하는 경향이 있다는 것을 알 수 있다. 도 5 및 도 7에 나타나 있는 바와 같은 노광후 오프셋 정보(502)를 참조함으로써, 노광후 방치시간에 대하여 적절한 노광량 오프셋을 얻을 수 있다.
예를 들면, 노광량 계산부(102j)는, 노광전 오프셋 정보(501)를 참조하여 노광전 방치시간정보(307)에 대응한 노광량 오프셋 OD1을 얻는다. 마찬가지로, 노광량 계산부(102j)는, 노광후 오프셋 정보(502)를 참조하여, 노광후 방치시간정보(306)에 대응한 노광량 오프셋(OD2)을 얻는다. 그리고, 노광량 계산부(102j)는, 노광 대상의 샷 영역에 대한 노광량 오프셋 OD을 다음의 수식 3에 의해 얻는다.
OD = OD1 + OD2 ···수식 3
노광량 계산부(102j)는, 기준 노광량 BD를 사용하여, 노광 대상의 샷 영역의 노광량 D2을 다음의 수식 4에 의해 계산한다.
D2 = BD + OD = BD + OD1 + OD2 ···수식 4
노광량 계산부(102j)는, 이렇게 하여 계산한 노광량 정보(310)를 제어부(102b)에 제공한다.
제어부(102b)는, 노광량 정보(310)에 의거하여 노광 대상의 샷 영역을 노광한다. 예를 들면, 제어부(102b)는, 수식 1과 같은 방법으로, 노광 대상의 샷 영역의 노광시간 ΔT2을 다음의 수식 5에 의해 계산한다.
ΔT2 = K*D2 = K(BD + OD1 + OD2) ···수식 5
이에 따라, 제어부(102b)는, 샷 영역 노광개시 추정시각정보(301c)가 나타내는 시각부터 노광시간 ΔT2의 사이까지 노광 대상의 샷 영역을 노광하도록 노광부(102c)를 제어한다.
또한, 노광량 오프셋 레퍼런스 정보(308)는, 포토레지스트의 재질이나 도포·노광·현상의 환경에 의존하고, 사전에 측량 데이터를 취득해 기억부(102d) 내에 등록한다는 점에 유념해야 한다. 노광량 오프셋 레퍼런스 정보(308)를, 수동으로 등록해도 좋고, 또는 노광부(102c)가 샘플 기판을 노광했을 때에 노광부(102c)에 의해 기억된 데이터를 사용해 취득해도 좋다. 또는, 노광후 방치시간에 대한 노광량 오프셋(도 5에 나타낸 노광량 오프셋란(502b) 참조)은, 노광 대상의 기판 전에 노광·현상 처리된 이전 기판의 선폭을 SEM을 이용해서 측정하고, 노광후 방치시간과 최적의 노광량 오프셋과의 사이의 관계를 해석함으로써, 피드백되어도 좋다.
또한, 노광량 오프셋 레퍼런스 정보(308)는, 복수의 레퍼런스 정보 또는 하 나의 레퍼런스 정보를 포함해도 좋다는 점에 유념해야 한다. 노광량 오프셋 레퍼런스 정보(308)가 복수의 레퍼런스 정보를 포함하는 경우, 복수의 레퍼런스 정보 중 하나는 유저 입력에 따라 설정되어도 된다. 또는, 복수의 레퍼런스 정보 중 하나는, 코터(101)나 디벨로퍼(103)에 의해 설정 정보를 컴퓨터(107)에 사전에 통지함으로써 설정되어도 된다.
샷 영역 노광개시 예정시각(711)은, 노광량 오프셋의 계산에 필요한 시간이나 노광 시작 전의 노광용 스테이지의 이동·가속에 필요한 시간 등을 고려하여, 노광장치(102)에 의해 추정된 시각이어도 된다.
도 8은, 코터(101), 노광장치(102) 및 디벨로퍼(103)에서 행해지는 처리의 시각과, 각 처리 사이의 시간관계를 나타낸 도면이다.
참조번호 701은, 시간축이며, 한 장의 기판이 처리되는 공정의 시간의 흐름을 왼쪽에서 오른쪽으로 나타내고 있다.
참조번호 702는, 포토레지스트 도포시각이다. 포토레지스트 도포시각은, 코터(101)가 포토레지스트를 도포하는 시각이다.
참조번호 703은, 기판의 노광개시시각이며, 즉 제１ 샷 영역의 노광개시시각이다.
참조번호 704는, 노광 대상의 기판의 노광종료시각이며, 즉 최종 샷 영역의 노광종료시각이다.
참조번호 711은, 샷 영역 노광개시 예정시각이며, 기판에 있어서의 노광 대상의 샷 영역의 노광이 개시되는 시각이다. 도 8에서는, 제 2 샷 영역(SH2)의 샷 영역 노광개시 예정시각을 예로서 나타내고 있다.
한 장의 기판의 노광개시시각(703)부터 기판 노광종료시각(704)까지의 시간 중에, n개의 샷 영역이 노광된다. 기판의 노광개시시각(703)은, 제 1 샷 영역(SH1)의 노광개시시각이다. 기판의 노광종료시각(704)은, n번째의 샷 영역SHn(최종 샷 영역)의 노광종료시각이다.
참조번호 705는, 현상시각이다. 이 현상시각은, 기판의 현상 처리를 시작할 예정시각이다.
또한, 현상시각은, 기판의 현상이 종료하는 시각이어도 좋고, 기판의 현상중의 특정한 시각이어도 된다는 점에 유념한다.
참조번호 706은, 도포-노광 공정시간이며, 포토레지스트 도포시각(702)부터 기판의 노광개시시각(703)까지의 시간이다.
참조번호 707은, 노광-현상 공정시간이며, 기판의 노광종료시각(704)부터 현상시각(705)까지의 시간이다.
참조번호 708은, 노광 대상의 샷 영역의 노광이 종료한 시각부터 기판의 노광종료시각(704)까지의 시간을 나타내고 있다. 도 8에서는, 제 2 샷 영역(SH2)의 노광종료시각부터 기판의 노광종료시각(704)까지의 시간을 예로서 나타낸다.
참조번호 709는, 노광전 방치시간이며, 포토레지스트 도포시각(702)부터 노광 대상의 샷 영역의 샷 영역 노광개시 예정시각(711)까지의 시간을 나타내고 있다.
참조번호 710은, 노광후 방치시간이며, 노광 대상의 샷 영역의 노광종료시각 부터 현상시각(705)까지의 시간을 나타내고 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 노광 대상의 샷 영역의 노광전 기판 방치시간과, 노광 대상의 샷 영역의 노광후 방치시간을 고려하여, 샷 영역마다 적절히 노광량을 조정할 수 있다. 이에 따라, 노광·현상에 의해 기판에 형성된 레지스트 패턴의 샷 영역 간의 선폭 변동을 감소시킬 수 있다.
또한, 반도체 제조 시스템(1)에 있어서, 컴퓨터(107)는, 코터(101), 노광장치(102) 및 디벨로퍼(103)의 적어도 하나의 일부여도 된다는 점에 유념해야 한다. 또한, 반도체 제조 시스템(1)에 있어서, 코터(101) 및 디벨로퍼(103)는 동일한 장치에 삽입되어 있어도 된다.
또한, 기억부(102d), 노광전 계산부(102e), 노광후 계산부(102f), 노광량 계산부(102j)는, 노광장치(102)에 포함되어 있는 대신에, 컴퓨터(107)에 포함되어 있어도 된다는 점에 유념해야 한다. 이때, 도 3에 나타낸 처리는, 컴퓨터(107)에서 행해지고, 컴퓨터(107)는, 노광부(102c)의 제어량에 관한 정보를 네트워크(106)를 경유해서 노광장치(102)에 송신한다. 노광장치(102)에서는, 송수신부(102a)가 수신한 제어량에 관한 정보에 의거하여 노광부(102c)가 기판을 노광한다.
<실시 예 1>
포토레지스트의 도포시각부터 각 샷 영역의 노광시각까지의 시간의 변동을 고려해서 노광량 보정의 예를, 도 9의 플로차트를 사용하여 설명한다. 도 9는, 노광장치(102)가 노광을 행하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.
스텝 S1에서는, 노광장치(102)의 송수신부(102a)가, 노광지시정보를, 네트워 크(106)를 경유해서 컴퓨터(107)로부터 수신하고, 제어부(102b)에 그 정보를 제공한다. 제어부(102b)는, 노광지시정보에 의거하여 노광시각정보를 생성한다. 제어부(102b)는, 노광시각정보(301)를 노광전 계산부(102e)에 제공한다.
또한, 제어부(102b)는, 노광지시정보에 의거하여 송수신부(102a)에게, 도포시각정보(303)(도 3 참조)를 네트워크(106)를 경유해서 코터(101)로부터 수신하게 한다. 송수신부(102a)는, 도포시각정보(303)를 제어부(102b)를 경유해서 노광전 계산부(102e)에 제공한다.
스텝 S2에서는, 노광전 계산부(102e)가, 도포시각정보(303)와 노광시각정보(301)에 의거하여 노광전 방치시간을 샷 영역마다 계산한다. 예를 들면, 노광전 계산부(102e)는, 도포시각(도 8에 나타낸 포토레지스트 도포시각 702 참조)과, 노광 대상의 샷 영역의 노광개시 예정시각(도 8에 나타낸 샷 영역 노광개시 예정시각 711 참조)과의 차분을 계산한다. 노광전 계산부(102e)는, 그 차분을 노광 대상의 샷 영역의 노광전 방치시간으로서 설정한다. 이렇게 하여, 노광전 계산부(102e)는, 노광전 방치시간정보(307)를 생성하고, 이 노광전 방치시간정보(307)를 제어부(102b)를 경유해 노광량 계산부(102j)에 제공한다.
스텝 S3에서는, 노광량 계산부(102j)는, 노광전 방치시간정보(307)를 수신하면, 제어부(102b)를 경유해 기억부(102d)의 노광전 오프셋 정보(501)(도 5 참조)를 참조하여, 노광 대상의 샷 영역에 대한 노광량 오프셋을 얻는다.
예를 들면, 노광량 계산부(102j)는, 노광전 방치시간정보(307)가 나타내는 노광전 방치시간이 "00:05:00"이라고 판단할 경우, 노광량 계산부(102j)는 노광전 오프셋 정보(501)를 이용해 노광량 오프셋 "0.01"을 얻는다. 그리고, 노광량 계산부(102j)는, 수식 3 및 수식 4와 같은 방법으로, 노광 대상의 샷 영역의 노광량 D3을 아래의 수식 6에 의해 계산한다.
D3 = BD + 0.01 ···수식 6
노광량 계산부(102j)는, 계산한 노광량 정보(310)를 제어부(102b)에 제공한다.
스텝 S4에서는, 제어부(102b)가, 노광량 정보(310)에 의거하여 노광 대상의 샷 영역의 노광부(102c)를 제어한다. 예를 들면, 제어부(102b)는, 수식 1과 같은 방법으로, 노광 대상의 샷 영역의 노광시간 ΔT3을 아래의 수식 7에 의해 계산한다.
ΔT3 = K*D3 = K(BD + 0.01) ···수식 7
이에 따라, 제어부(102b)는, 샷 영역 노광개시 추정시각정보(301c)가 나타내는 시각부터 노광시간 ΔT3의 사이까지, 노광 대상의 샷 영역을 노광하도록 제어부(102c)를 제어한다.
<실시 예 2>
각 샷 영역의 샷 노광종료시각부터 포토레지스트의 현상시각까지의 시간의 변동을 고려한 노광량 보정의 예를, 도 10의 플로차트를 사용하여 설명한다. 도 10은, 노광장치(102)가 노광을 행하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.
스텝 S11에서는, 노광장치(102)의 송수신부(102a)가, 노광지시정보를, 네트워크(106)를 경유해서 컴퓨터(107)로부터 수신하고, 그 정보를 제어부(102b)에 제 공한다. 제어부(102b)는, 노광지시정보에 의거하여 노광시각정보를 생성한다. 제어부(102b)는, 노광시각정보(301)를 노광전 계산부(102e)에 제공한다.
또한, 제어부(102b)는, 노광지시정보에 의거하여 노광-현상공정 시간정보(302)를, 기억부(102d)로부터 판독하여, 노광후 계산부(102f)에 제공한다.
스텝 S13에서는, 노광후 계산부(102f)가, 노광-현상공정 시간정보(302)와 노광시각정보(301)에 의거하여 노광후 방치시간을 샷 영역마다 계산한다. 예를 들면, 노광후 계산부(102f)는, 기판 노광 잔여시간(도 8에 나타낸 기판 노광 잔여시간 708 참조)과, 노광-현상 공정시간(도 8에 나타낸 노광-현상 공정시간 707 참조)과의 합을 계산한다. 노광후 계산부(102f)는, 그 합을 노광 대상의 샷 영역의 노광후 방치시간으로서 설정한다. 이렇게 하여, 노광후 계산부(102f)는, 노광후 방치시간정보(306)를 생성해서 제어부(102b)를 경유해서 노광량 계산부(102j)에 제공한다.
스텝 S14에서는, 노광량 계산부(102j)가, 노광후 방치시간정보(306)를 수신하면, 제어부(102b)를 경유해서 기억부(102d)의 노광후 오프셋 정보(502)(도 5 참조)를 참조하여, 노광 대상의 샷 영역에 대한 노광량 오프셋을 얻는다.
예를 들면, 노광량 계산부(102j)가, 노광후 방치시간정보(306)가 나타내는 노광후 방치시간이 "00:50:00"이라고 판단할 경우, 노광량 계산부(102j)는 노광후 오프셋 정보(502)를 이용해 노광량 오프셋 "-0.10"을 얻는다. 그리고, 노광량 계산부(102j)는, 수식 3 및 수식 4와 같은 방법으로, 노광 대상의 샷 영역의 노광량 D4을 수식 8에 의해 계산한다.
D4 = BD - 0.10 ···수식 8
노광량 계산부(102j)는 계산한 노광량 정보(310)를 제어부(102b)에 제공한다.
스텝 S15에서는, 제어부(102b)가, 노광량 정보(310)에 의거하여 노광 대상의 샷 영역의 노광부(102c)를 제어한다. 예를 들면, 제어부(102b)는, 수식 1과 같은 방법으로, 노광 대상의 샷 영역의 노광시간 ΔT4을 수식 9에 의해 계산한다.
ΔT4 = K*D4 = K(BD - 0.10) ···수식 9
이에 따라, 제어부(102b)는, 샷 영역 노광개시 추정시각정보(301c)가 나타내는 시각부터 노광시간 ΔT4의 사이까지, 노광 대상의 샷 영역을 노광하도록 노광부(102c)를 제어한다.
<실시 예 3>
포토레지스트의 도포시각부터 각 샷 영역의 노광종료시각까지의 시간의 변동과, 각 샷 영역의 샷 노광종료시각부터 포토레지스트의 현상시각까지의 시간의 변동을 고려한 노광량 보정의 예를, 도 11의 플로차트를 사용하여 설명한다. 도 11은, 노광장치(102)가 노광을 행하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트다.
스텝 S21에서는, 노광장치(102)의 송수신부(102a)가, 노광지시정보를, 네트워크(106)를 경유해서 컴퓨터(107)로부터 수신하고, 그 정보를 제어부(102b)에 제공한다. 제어부(102b)는, 노광지시정보에 의거하여 노광시각정보를 생성한다. 제어부(102b)는, 노광시각정보(301)를, 노광전 계산부(102e)에 제공한다.
또한, 제어부(102b)는, 노광지시정보에 따라, 송수신부(102a)에게, 도포시각정보(303)(도 3 참조)를 네트워크(106)를 경유해 코터(101)로부터 수신시킨다. 송 수신부(102a)는, 도포시각정보(303)를 제어부(102b)를 경유해서 노광전 계산부(102e)에 제공한다.
한층 더, 제어부(102b)는, 노광지시정보에 의거하여 노광-현상 공정시간정보(302)를, 기억부(102d)로부터 판독하여, 노광후 계산부(102f)에 제공한다.
스텝 S22에서는, 노광전 계산부(102e)가, 도포시각정보(303)와 노광시각정보(301)에 의거하여 노광전 방치시간을 샷 영역마다 계산한다. 예를 들면, 노광전 계산부(102e)는, 도포시각(도 8에 나타낸 포토레지스트 도포시각 702 참조)과, 노광 대상의 샷 영역의 노광개시 예정시각(도 8에 나타낸 샷 영역 노광개시 예정시각 711 참조)과의 차분을 계산한다. 노광전 계산부(102e)는, 그 차분을 노광 대상의 샷 영역의 노광전 방치시간으로서 설정한다. 이렇게 하여, 노광전 계산부(102e)는, 노광전 방치시간정보(307)를 생성하여 제어부(102b)를 경유해서 노광량 계산부(102j)에 제공한다.
스텝 S23에서는, 노광후 계산부(102f)가, 노광-현상공정 시간정보(302)와 노광시각정보(301)에 의거하여 노광후 방치시간을 샷 영역마다 계산한다. 예를 들면, 노광후 계산부(102f)는, 기판 노광 잔여시간(도 8에 나타낸 기판 노광 잔여시간 708 참조)과, 노광-현상 공정시간(도 8에 나타낸 노광-현상 공정시간 707 참조)과의 합을 계산한다. 노광후 계산부(102f)는, 그 합을 노광 대상의 샷 영역의 노광후 방치시간으로서 설정한다. 이렇게 하여, 노광후 계산부(102f)는, 노광후 방치시간정보(306)를 생성해서 제어부(102b)를 경유해 노광량 계산부(102j)에 제공한다.
스텝 S24에서는, 노광량 계산부(102j)가, 노광전 방치시간정보(307) 및 노광 후 방치시간정보(306)를 수신하여, 제어부(102b)를 경유해 기억부(102d)의 노광전 오프셋 정보(501) 및 노광후 오프셋 정보(502)(도 5 참조)를 참조한다. 그리고, 노광량 계산부(102j)는, 노광 대상의 샷 영역에 대한 노광량 오프셋(노광전 오프셋 및 노광후 오프셋)을 얻는다.
예를 들면, 노광량 계산부(102j)가, 노광전 방치시간정보(307)가 나타내는 노광전 방치시간이 "00:05:00"이라고 판단할 경우, 노광량 계산부(102j)는 노광전 오프셋 정보(501)를 이용해 노광량 오프셋 "0.01"을 얻는다. 노광량 계산부(102j)가, 노광후 방치시간정보(306)가 나타내는 노광후 방치시간이 "00:50:00"이라고 판단할 경우, 노광량 계산부(102j)는 노광후 오프셋 정보(502)를 이용해 노광량 오프셋 "-0.10"을 얻는다. 그리고, 노광량 계산부(102j)는, 수식 3 및 수식 4와 같은 방법으로, 노광 대상의 샷 영역의 노광량 D5을 이하의 수식 10에 의해 계산한다.
D5 = BD + 0.01 - 0.10 = BD - 0.09 ···수식 10
노광량 계산부(102j)는, 계산한 노광량 정보(310)를 제어부(102b)에 제공한다.
스텝 S25에서는, 제어부(102b)가, 노광량 정보(310)에 의거하여 노광 대상의 샷 영역의 노광부(102c)를 제어한다. 예를 들면, 제어부(102b)는, 수식 1과 같은 방법으로, 노광 대상의 샷 영역의 노광시간 ΔT5을 수식 11에 의해 계산한다.
ΔT5 = K*D5 = K(BD - 0.09) ···수식 11
이에 따라, 제어부(102b)는, 샷 영역 노광개시 추정시각정보(301c)가 나타내는 시각부터 노광시간 ΔT5의 사이까지, 노광 대상의 샷 영역을 노광하도록 노광 부(102c)를 제어한다.
또한, 이 실시 예에서는, 노광전 방치시간에 대한 노광량 오프셋과, 노광후 방치시간에 대한 노광량 오프셋을 더해서 노광량 오프셋을 산출하고 있지만, 본 발명에 있어서의 노광량 오프셋의 산출 방법은 이 방법에 한정되는 것이 아니다.
다음에, 본 발명의 예시적인 노광장치를 이용한 디바이스의 제조 프로세스를, 도 12를 사용하여 설명한다. 도 12는, 예시적인 반도체 디바이스의 전체적인 제조 프로세스를 나타내는 플로차트다.
스텝 S91(회로 설계)에서는, 반도체 디바이스의 회로를 설계한다.
스텝 S92(마스크 제작)에서는, 설계한 회로 패턴에 의거하여 마스크(레티클이라고도 한다)를 제작한다.
한편, 스텝 S93(웨이퍼 제조)에서는 실리콘 등의 재료를 사용해서 웨이퍼(기판이라고도 한다)를 제조한다.
스텝 S94(웨이퍼 프로세스)는 전반공정(전공정)이라고 불리며, 상기의 마스크와 웨이퍼를 사용하여, 상기의 노광장치에 의해 리소그래피 기술을 이용해서 웨이퍼 위에 실제의 회로를 형성한다.
다음의 스텝 S95(조립)은 후반공정(후공정)이라고 불리며, 스텝 S94에서 제작된 웨이퍼를 사용해서 반도체 칩화하는 공정이다. 이 공정은 어셈블리 공정(다이싱, 본딩), 패키징 공정(칩 봉입) 등의 조립 공정을 포함한다.
스텝 S96(검사)에서는, 스텝 S95에서 제작된 반도체 디바이스의 동작 확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 행한다. 이러한 공정 후에 반도체 디바이스가 완성되고, 스텝 S97(출하)에서 이것을 출하한다.
상기 스텝 S94의 웨이퍼 프로세스는 이하의 스텝, 즉, 웨이퍼의 표면을 산화시키는 산화 스텝과, 웨이퍼 표면에 절연막을 증착하는 CVD 스텝과, 웨이퍼 위에 전극을 증착에 의해 형성하는 전극 형성 스텝과, 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온주입 스텝을 포함한다. 또한, 웨이퍼 프로세스는, 웨이퍼에 포토레지스트를 도포하는 포토레지스트 처리 스텝과, 상기의 노광장치를 사용하여, 포토레지스트가 도포된 웨이퍼를, 마스크 상의 패턴을 통해서 노광하여, 포토레지스트에 잠상 패턴을 형성하는 노광 스텝과, 노광 스텝에서 노광한 웨이퍼 상의 잠상 패턴을 현상하는 현상 스텝과, 현상 스텝에서 현상한 잠상 패턴 이외의 부분을 에칭하는 에칭 스텝과, 에칭이 끝나 불필요해진 포토레지스트를 제거하는 포토레지스트 박리 스텝도 포함한다. 이들의 스텝을 반복해 행함으로써, 웨이퍼 위에 다중으로 회로 패턴을 형성한다.
또한, 예시적인 실시 예를 참조하면서 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 이들 예시적인 실시 예에 한정되는 것이 아니다. 이하의 특허청구범위는 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 다양한 변경 및 변형이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 제조 시스템(1)의 구성을 나타내는 블럭도;
도 2는 노광장치의 구성을 나타내는 블럭도;
도 3은 노광장치의 동작을 나타내는 데이터플로우;
도 4는 노광시각정보의 구성을 도시한 도면;
도 5는 노광량 오프셋 레퍼런스 정보를 도시한 도면;
도 6은 노광량 오프셋 레퍼런스 정보를 도시한 도면;
도 7은 노광량 오프셋 레퍼런스 정보를 도시한 도면;
도 8은 코터, 노광장치 및 디벨로퍼에서 행해지는 처리의 시각과 각 처리 간의 시간관계를 나타낸 도면;
도 9는 노광장치가 노광을 행하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트;
도 10은 노광장치가 노광을 행하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트;
도 11은 노광장치가 노광을 행하는 처리의 흐름을 나타내는 플로차트;
도 12는 반도체 디바이스의 전체적인 제조 프로세스의 흐름을 도시한 도면.

Claims (7)

  1. 샷 영역마다 기판에 도포된 포토레지스트를 노광해서 상기 포토레지스트에 마스크의 패턴을 전사하는 노광부와,
    상기 샷 영역마다의 리소그래피 스케줄에 의거하여 상기 샷 영역마다의 노광량을 취득하고, 상기 취득한 노광량에 따라 상기 노광부에게 상기 샷 영역마다의 노광을 행하게 하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기판에 상기 포토레지스트가 도포된 도포시각에 관한 제 1 정보를 취득하고, 상기 샷 영역마다의 노광시각에 관한 제 2 정보를 생성하며, 상기 제 1 정보와 상기 제 2 정보에 의거하여 상기 샷 영역마다의 노광량을 얻는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 정보와 상기 제 2 정보에 의거하여, 상기 도포시각부터 상기 노광시각까지의 시간인 노광전 방치시간을 상기 샷 영역마다 계산하는 계산부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 샷 영역마다의 상기 노광전 방치시간에 의거하여 상기 노광량을 얻는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 기판의 노광종료시각부터 상기 기판의 현상시각까지의 예상시간에 관한 미리 기억되어 있는 제 1 정보를 취득하고, 상기 샷 영역마다의 노광시각에 관한 제 2 정보를 생성하며, 상기 제 1 정보와 상기 제 2 정보에 의거하여 상기 샷 영역마다의 노광량을 얻는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 정보와 상기 제 2 정보에 의거하여, 상기 노광시각부터 상기 현상시각까지의 시간인 노광후 방치시간을 상기 샷 영역마다 계산하는 계산부를 더 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 샷 영역마다의 상기 노광후 방치시간에 의거하여 상기 노광량을 얻는 것을 특징으로 하는 노광장치.
  6. 기판 상에 도포된 포토레지스트를 노광하는 청구항 1에 기재된 노광장치와,
    상기 기판에 포토레지스트를 도포하는 도포장치와 상기 노광장치에 의해 노광된 포토레지스트가 도포된 기판을 현상하는 현상장치의 적어도 한 개를 구비한 것을 특징으로 하는 제조 시스템.
  7. 기판에 포토레지스트를 도포하는 공정과,
    상기 기판 상에 도포된 포토레지스트를, 청구항 1에 기재된 노광장치를 이용해서 노광하는 공정과,
    상기 기판 상의 노광된 포토레지스트를 현상하여 디바이스를 제조하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.
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